Имеет высшие техническое, экономическое, юридическое, философское образования, а также высшее образование в сфере государственного и муниципального управления: в 1980 году окончил Ленинградский горный институт имени Г.В. Плеханова; в 1992 году - Санкт-Петербургский технический университет; в 1997 году - с отличием Российскую академию государственной службы при Президенте Российской Федерации; в 1998 году - с отличием юридический факультет, в 2004 году – философский факультет Санкт-Петербургского государственного университета. Соискатель ученой степени кандидата юридических наук.

В 1971 - 1973 годах проходил срочную службу в воздушно-десантных войсках (ВДВ) Советской Армии. Гвардии старший сержант запаса ВДВ.

В 1978 - 1986 годах работал старшим инженером-геофизиком НПО "Рудгеофизика", затем – геофизиком Зеленогорской экспедиции Министерства геологии СССР. В 1986 - 1991 годах по направлению Министерства геологии СССР работал старшим геофизиком аэропартии в Монгольской Народной Республике.

В 1993 году получил аттестат Минфина России на право работы на рынке ценных бумаг. В 1994 - 1995 годах - исполнительный директор АООТ "Строительная корпорация "Возрождение Санкт-Петербурга".

В 1994 году избран депутатом Законодательного Собрания Санкт-Петербурга первого созыва, с апреля 1995 года - первый заместитель председателя Законодательного Собрания Санкт-Петербурга. С апреля по декабрь 1998 года исполнял обязанности председателя Законодательного Собрания Санкт-Петербурга первого созыва.

В 1998 году вновь принял участие в выборах в Законодательное Собрание г. Санкт-Петербурга. Доверенным лицом кандидата в депутаты С.М. Миронова был академик Д.С. Лихачев. В декабре 1998 года избран депутатом Законодательного Собрания г. Санкт-Петербурга второго созыва по 12-му избирательному округу, получив 70% голосов избирателей (лучший результат в городе). Стал координатором фракции "Законность". В июне 2000 года избран заместителем председателя Законодательного Собрания Санкт-Петербурга второго созыва. С сентября 2000 года – председатель политсовета Санкт-Петербургского регионального политического общественного движения "Воля Петербурга".

13 июня 2001 года избран членом Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации - представителем в Совете Федерации Федерального Собрания Российской Федерации от Законодательного Собрания Санкт-Петербурга. С июня того же года - член Комитета Совета Федерации по конституционному законодательству и судебно-правовым вопросам, член Комиссии Совета Федерации по регламенту и парламентским процедурам, с октября 2001 года - заместитель председателя Комитета Совета Федерации по конституционному законодательству и судебно-правовым вопросам.

5 декабря 2001 года избран Председателем Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации.

1 февраля 2002 года избран Председателем Совета Межпарламентской Ассамблеи государств - участников СНГ.

15 января 2003 года депутатами Законодательного Собрания г. Санкт-Петербурга повторно избран представителем в Совете Федерации Федерального Собрания Российской Федерации.

29 января 2003 года избран Председателем Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации на второй срок.

С апреля 2003 года является Председателем Российской партии ЖИЗНИ.

28 октября 2006 года состоялся объединительный съезд новой политической партии "Справедливая Россия: Родина/Пенсионеры/Жизнь", созданной на основе Российской партии ЖИЗНИ, партии "Родина" и Российской партии Пенсионеров. Председателем партии был избран Сергей Миронов. 25 июня 2009 года "Справедливая Россия: Родина/Пенсионеры/Жизнь", в состав которой влились девять политических партий, была переименована в Политическую партию СПРАВЕДЛИВАЯ РОССИЯ.

В связи с созданием новой партии V (внеочередной) съезд Российской партии ЖИЗНИ принял решение о самороспуске партии и о регистрации Общероссийского общественного движения "Хартия ЖИЗНИ". Председателем движения был избран Сергей Миронов. 

21 марта 2007 года депутатами Законодательного Собрания г.Санкт-Петербурга четвертого созыва Сергей Миронов был избран представителем Законодательно Собрания города в Совете Федерации Федерального Собрания Российской Федерации.

30 марта 2007 года Сергей Миронов в третий раз был избран Председателем Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации.

Трижды (в 2000, 2003 и 2005 гг.) награжден именным огнестрельным оружием.

В 2003 году награжден медалью "В память 300-летия Санкт-Петербурга", в 2005 - медалью "В память 1000-летия Казани". В 2008 г. Президент Российской Федерации Владимир Путин наградил Сергея Миронова орденом "За заслуги перед Отечеством" III степени.

Женат, имеет сына и дочь.